Насосы и компрессоры

Раздел: Техника

Направления и величины скоростей в потоке жидкости определяют гидродинамические параметры насоса. Стенки проточной части являются границами потока жидкости в насосе.

Проектирование насоса для заданных значений подачи, напора и частоты вращения сводится к расчету формы и размеров каналов проточной части корпуса и лопастного колеса. Скорости потока относительно неподвижных стенок каналов корпуса являются скоростями абсолютного движения. Целесообразна проводить исследование движения потока в лопастном колесе с использованием метода построения планов скоростей.

Вращение лопастного колеса с угловой скоростью со относительно оси вала насоса обусловливает переносное движение.

Параметры насоса, соответствующие оптимальному режиму. Проточная часть лопастной машины состоит из трех основных элементов: подвода потока к лопастному колесу, лопастного колеса и отвода потока от него. Это деление

вытекает из устройства машины. Поток жидкости в лопастной машине представляет собой одно неразрывное целое. Структура потока определяется не только формой и размерами каждого элемента в отдельности, но и сочетанием их, а также частотой вращения лопастного колеса относительно элементов корпуса.

В практике конструирования лопастных насосов добиваются такого сочетания элементов проточной части машины и режима ее работы, при котором создаются условия для нормального движения потока. В этом случае стремятся, чтобы скорость жидкости в проточной части корпуса была равной или очень близкой к относительной скорости w2 лопастного колеса. При этом условии в лопастной машине может быть достигнут наибольший к. п. д. Движение потока с постоянной относительной скоростью можно назвать установившимся движением на всем протяжении проточной части в гидромашине. Установившееся движение более доступно математическому анализу и потому представляет определенный теоретический интерес. При установившемся движении возможно расчленение единого потока лопастной машины на участки, соответствующие конструктивным элементам проточной части. В этих условиях можно отдельно ставить задачи о движении потока в лопастном колесе, подводящем канале, спиральном отводе и т. п., решение которых будет сводиться к обеспечению установившегося движения, т. е. w = const, путем подбора площади сечения проточной части Q. Следует отметить, что форма элементов проточной части, которая обеспечивает установившееся относительное движение при расчетном режиме, уже не отвечает этим требованиям для других подач при той же частоте вращения колеса. В общем случае можно считать, что поток в насосе является^неустановившимся по всей длине проточной части, поскольку не обеспечивается w = const. Но и в этом случае насос все же обеспечивает установившееся движение по отдельным элементам шв = const, wK — const, wH == const, поскольку подача Q — const (где индексы «в», «к», «н» соответственно обозначают вход, колесо, нагнетательный отвод).

Из курса гидравлики известно, что если скорости в сечении потока не меняются во времени, то движение установившееся, т. е. при Q — const движение в любой из плоскостей нормального сечения потока в насосе будет меняться только при переходе от одного сечения к другому. Такими скачковыми сечениями, очевидно, будут в первую очередь сечения потока на входе в колесо и выходе из него.